GAMEBOYエミュレータ

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1. 1/19 GAMEBOY エミュレータ
2. 2/19 エミュレータ • ハードウェアの動作を模倣するソフトウェアのこと • GAMEBOY のエミュレータを作った – PC 上で GAMEBOY のソフトを遊べる – C 言語で書いた – SDL( マルチメディアライブラリ ) を使った
3. 3/19 何をエミュレーションすればいい？ カートリッジ カートリッジ ゲームパッド ゲームパッド シリアル通信 （通信ケーブル） シリアル通信 （通信ケーブル） サウンド サウンド CPU CPU LCD LCD 内蔵メモリ 内蔵メモリ
4. 4/19 CPU • CPU がないことにはどうにもならないので最初に実装 • シャープ LR35902 というカスタム CPU – 8bit CPU – Clock Speed: 4.194304MHz – Intel8080 や Z80 に近い命令セット – GBA は ARM7 と LR35902 、 DS は ARM9 と ARM7 • 命令を取り出し巨大 switch 文で命令によって分岐・実行、 それを繰り返す – 割り込みチェックやクロック数のカウントも
5. 5/19 カートリッジ
6. 6/19 カートリッジ • ROM （ゲームのデータ） – 吸出し機を使うか、フリーの ROM を入手してくる • RAM （セーブデータ） – エミュレータでは、ファイルに書き出す • MBC （メモリバンクコントローラ） – カートリッジメモリへのアクセスを制御する – 数種類あり、扱える最大メモリ容量やリアルタイムクロック対 応、振動パック対応等の違いがある – カートリッジ側の回路だがこれもエミュレーションしないといけ ない
7. 7/19 メモリ • メモリがないことにはどうにもならない • 16bit アドレス空間 (64KB) に内蔵メモリ , カートリッジ側メモリ ,I/O レジスタ等をマッピング – メモリアクセスのための関数を用意し、アドレスによってアクセ ス先を変える。 – I/O レジスタへのアクセスならデバイスのエミュレーションを行 う。 • ドラクエの ROM は 2MB もある！ – MBC により、アクセスする範囲を選択 ( バンク切り替え )
8. 8/19 カートリッジ ROM 16bit メモリ空間 VRAM カートリッジ RAM WRAM OAM I/O レジスタ スタック領域 MBC が制御 0000 FFFF 0000
9. 9/19 LCD • LCD がないと動いているのか分からない • モノクロ（４階調） • 背景・ウィンドウ・スプライトが順に重なる • VRAM 上に 8 x 8dot のタイルデータ • VRAM 上のマップデータを見ながら、タイルを敷き詰める • OAM にはスプライトの位置や向きの情報 • 60fps になるよう時間調整 – CPU の速度調節になる
10. 10/19 LCD を実装した
11. 11/19 ゲームパッド • ゲームパッドがないと START ボタンを押せない • ジョイスティックにも対応（ SDL を使うと超簡単）
12. 12/19 遊べる
13. 13/19 サウンド • GB 音源は、矩形波 2ch と波形メモリ 1ch とノイズ 1ch • 主な機能 – 波の周波数 , 長さ , 音量 , デューティ比の変更 – 音量増減 ( エンベロープ ) – 周波数増減 ( スイープ ) – ノイズ : 線形帰還シフトレジスタによる擬似乱数 • 様々なバリエーションの音が出せる • ニコニコ大百科『 GB 音源』が詳しい
14. 14/19 デバッグ
15. 15/19 シリアル通信（通信ケーブル） • 懐かしの通信ケーブル → ネットワーク対戦！ • 現状 (T_T)
16. 16/19 ゲームボーイカラー対応 • ゲームボーイ（モノクロ）からの主な変更点 – カラー LCD – 内蔵メモリ (VRAM,WRAM) の増加 – DMAC の追加 – CPU 倍速モード – 赤外線通信
17. 17/19 カラー対応
18. 18/19 感想 • 資料を読んでひたすら実装する、体力勝負。 • プログラム自体は単純（ GB 自体がそれほど複雑なハード でない。 CPU も遅いので普通に書いても 60fps 出る。） • バグ取りに苦労した。特に CPU にバグが残っているうちは 大変。 • CPU とメモリ周りの実装は量が多い割に結果が目に見えな いので辛い。 • タイトル画面が出ると嬉しい。音が鳴ると嬉しい。 • 低レイヤも面白い。
19. 19/19 参考資料 • Pan Docs (http://gbdev.gg8.se/wiki/articles/Pan_Docs) • いまさら聞けないゲームボーイ (Internet Archive) • Gameboy Programming Manual Ver 1.1 • Gameboy™ CPU Manual • ソースコードは Github で公開しています – https://github.com/matsud224/gb_emu